본 연구에서는 Monopile 방식 풍력발전기 강구조물의 부식을 방지하기 위하여 S355 steel의 표면 거칠기에 따른 용사 코팅 상태에 관한 연구를 수행했다. 일차적으로는 시편별 서로 다른 표면거칠기를 부여하기 위해 밀링머신에 페이스 커터를 결합하여 시편별로 다른 조건의 Ra값 기준 표면거칠기를 부여했다. 실험 조건으로는 시편 가공 시 4가지의 회전속도(60, 400, 1200, 2000 rpm), feed rate 150(mm/min) 조건을 선정했다. 2차로는 와이어 용융 방식의 아크 용사 코팅을 실시했다. 코팅 조건으로는 분사 거리 200mm, 전압 24V, 전류 120A, 분사 압력 5bar, 와이어 삽입 속도 30g/mm, 와이어 직경 2mm이다. 용사 코팅 후 FE-SEM으로 표면을 관찰한 결과 모든 시편의 S355 면과 코팅층(아연-알루미늄) 사이에 유격이 발생하지 않고 성공적으로 안착이 되었음을 확인할 수 있었다.

지구 온난화와 기후변화에 대응하기 위해 국제적으로 재생 에너지의 개발이 확대됨에 따라 풍력발전의 비중도 점차 늘어가고 있다. 태양광발전에 비해 24시간 생산이 가능하지만 대형 풍력발전기를 대규모로 설치하기 때문에 주변의 레이더나 통신 장비들의 동작 에 간섭을 일으키는 지에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 해상풍력 발전단지 외해를 항해하는 선박이 VHF 대역으로 조난 통신을 송신할 경우, 육지의 기지국에서 신호를 수신할 수 있는지를 분석하였다. 대상지역 주변의 수치지형도, 풍력발전기 캐드 모델, 풍력발전 단지 배치도를 바탕으로 주변 해역 및 발전단지를 수치해석이 가능하도록 모델링하였다. 광범위한 지역에 대한 전파 분석에 적절한 고주 파 해석기법 중 PO, SBR 기법을 적용한 전용 프로그램으로 전자파 간섭 여부를 분석하였다. 해상풍력 발전단지 외곽에서 송신한 VHF 대 역 전자파에 대해 육상 기지국에서는 약간의 수신전력 저하는 있지만 기준치 이상의 전력을 수신하였다. 선박과 육상 기지국 사이의 가 시선을 완전히 가리는 경우에 수신 전력의 저하가 발생하였으나, VHF대역이 파장이 길어 회절이나 반사 등의 효과로 육상 기지국까지 충 분한 전파가 도달하는 것으로 판단된다.

지난 10년간 복원력 상실에 의한 어선의 해양사고가 지속해서 증가하고 있으며, 갑작스러운 강풍이 주요 원인으로 지적되고 있다. 이러한 강풍에도 견딜 수 있는 어선의 운동·조종성능을 확보하기 위해서는 정밀한 풍하중 예측 기법이 우선되어야 한다. 따라 서 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 이용한 어선의 풍하중 평가기법을 개발하고자 한다. 특히, 고도 변화에 따라 풍속이 변화하는 계산환경을 모사하여 그 결과를 균일한 속도분포를 가정한 수치해석 결과와 비교 분석하고자 한다. 본 연구에서는 0-180°까지 15° 간격 으로 13개의 방향에 대해 풍하중을 계산하였으며, 계산에 사용된 메쉬 모델은 메쉬 의존성 시험을 수행하여 개발하였다. 전산수치해석은 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes) 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+(Ver. 13.06)와 k-w 난류 모델을 이용하여 정상상태(Steady State) 유동해석을 수행하였다. 수치해석결과를 간략히 살펴보면 Surge, Sway 및 Heave에서 39.5 %, 41.6 % 및 46.1 % 풍하중이 감소하였으 며 Roll, Pitch 및 Yaw에서 48.2 %, 50.6 % 및 36.5 % 감소하였다. 결론적으로 본 연구에서는 고도에 따른 풍속 변화 모델을 통해 기존보 다 정밀한 수준의 풍하중 추정이 가능한 것을 확인하였으며, 그 결과가 선박의 풍하중 추정 평가기법 발전에 이바지하길 기대한다.

본 연구는 ‘후지/M.9’와 ‘홍로/M.9’가 재식된 사과원에 바람이나 우박을 막기 위해 사용되는 망(구멍 크기 : 2×2mm)을 수관상부에 색상별로 백색과 청색을 나누어 설치한 후 햇빛의 차광정도 및 생육환경 차이 등에 따른 과실품질 변화를 조사 하였다. ‘후지’ 사과의 경우 대기온도 34.8℃인 오후 2~3시경의 과실표면 온도를 측정한 결과, 무처리는 40.0℃로 가장 높았고, 청색 방풍망과 백색 방풍망 처리구는 각각 34.9℃, 36.6℃로 크게 낮았다. ‘홍로’에서는 무처리구가 44.2℃일 때, 청색 방풍망 처리구는 38.3℃, 백색 방풍망 처리구는 38.5℃를 기록하여 ‘후지’와 마찬가지로 온도 경감효과를 보였다. ‘후지’의 과피색차를 조사한 결과, 과피적색도(a*)는 무처리구가 16.5, 청색 방풍망 처리구는 18.0였으나, 백색 방풍망 처리구는 19.3으로 가장 높은 값을 보였다. ‘홍로’에서도 백색 방풍망 처리구가 적색도가 34.9로 무처리구 28.1에 비해 유의하게 높은 적색도 발현을 보였다. 일소피해 조사결과, ‘후지’에서 청색 방풍망 처리구 3.8%, 백색 방풍망 처리구 4.2%로 무처리구 9.4%에 비하여 크게 경감되었고, ‘홍로’의 경우는 청색 방풍망 처리구는 8.8%, 백색 방풍망 처리구는 12.4%로 무처리구 28.8%에 비하여 일소발생이 현저히 감소하였다. 이같은 결과는 처리별 자외선 수치를 측정하였을 때 무처리 구간의 자외선 값에 비해 청색 방풍망 처리구에서 유의하게 낮아 방풍망 처리에 의한 자외선 차단 효과에 의한 것을 확인할 수 있었다.

Wind tower structure has relatively simple shape compared to other structures, but due to its characteristics, various and irregular environmental loads are applied. These loads cause vibrations at tower, and can cause failure of the structure if over vibration occurs. Vibration occurred at structures is gradually exhausted by damping of the structures, and if high damping is ensured, the failure of the structure due to over vibration can be prevented. In this study, the vibration reduction effects are to be analyzed through FEM analysis by examining the top displacement, bottom moment, and bottom fatigue damage of the structure depending on damping ratio of the wind tower structure.

본 연구는 두꺼운 난류경계층 내에 놓인 구조물의 높이와 방위각이 달라짐에 따라서 나타나는 구조물 주위의 유동특성을 파악하고자 하였다. 구조물 주위의 유동특성을 파악하기 위해 대기경계층 풍동실험을 수행하었다. 구조물의 높이는 3가지로 변화시켰으며, 방위각은 0∼90°까지 변화시켰다. 풍동실험의 레이놀즈수는 각 구조물 높이에 따라 다르게 나타나며 각각의 레이놀즈수는 10.4×104(H1), 29.4×104(H2), 43.2×104(H3) 이다. 연구결과로서 높이와 방위각이 변화함에 따라 모서리에서 발생하는 박리현상이 변화하고 이는 구조물의 표면압력과 섭동압력에 상당한 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었다.

도시화로 인해 건축물이 고층화, 밀집화 되면서 건물간의 골바람 효과에 의해 외장재 탈락이나 파손 등의 피해가 발생하고 있다. 골바람 효과에 대한 이전의 연구들은 대부분 구조골조용 풍하중에 중점을 두어 수행되었다. 본 연구는 도심지 골바람 효과에 의해 건축물 외장재의 풍압이 얼마나 증가되는지를 풍동실험을 실시하여 정량적으로 규명하였다. 예비실험을 통하여 골바람이 형성될 수 있는 도심지를 구성하였다. 본 실험을 통하여 형상비와 도로 폭이 변함에 따라 골바람효과에 의해 풍압이 증가하는 특성을 분석하였고, 건축물이 밀집 배치된 경우와 단독 배치된 경우로 나누어 골바람효과로 인한 풍압할증의 정도를 분석하였다. 그 결과 형상비가 커질수록, 도로 폭이 좁아질수록 풍압은 증가하였다. 밀집배치된 건축물의 경우가 단독 배치된 경우에 비하여 풍압이 최대 약 1.8배 증 가하였다. 또한 골바람효과로 인한 풍압의 증가현상은 건물 측벽 전면 하단부에서 가장 큰 것으로 나타났다.

The initial production scale of wind tower is very few. But recently, the production scale of wind tower structure has increased gradually because it maximizes the efficiency in green energy. Many researchers are studying the wind tower, but there is no study about the difference of allowable buckling stress of the wind tower with and without opening. Guideline of codes and standards are very limited when designing a wind tower with an opening. It is also rarely that a study considers the design of the wind tower to be a tubular shell with or without an opening. ABAQUS, a general purpose finite element program, which provides safety evaluation and economical standards for the design and behavior of the wind tower considering the effect of opening was used in the study. Finally, results from this study can serve as reference for structural engineers, manufacturers and further studies of wind turbine when designing a tubular shell wind tower with an opening.

이 논문에서는 제 2 진도대교를 대상으로 교량 거더에 작용하는 변동풍속을 생성하였다. 변동풍속 시간이력 생성 시 주어진 풍속 스펙트럼, 평균풍속, 난류길이와 난류강도를 목표 값으로 설정하고, ARMA 기법을 이용하여 변동풍속을 생성하였다. 생성된 변동풍속의 초기 조건, 코히어런스, 자기/상호상관함수를 목표 값과 비교하여 변동풍속의 사용 적정성을 판단하고, 기대한 만큼의 공간/시간상관도가 고려되고 있는지 확인하였다. 검토 결과 변동풍속 시간이력 샘플의 난류 특성과 상관도 모두 목표치를 만족하고 있어 적합함을 보였다. 또한 변동풍속 생성 시 변동풍속 성분에 의한 동적 공기력 변화 효과를 고려하기 위해 공력 어드미턴스 함수를 도입하여 주파수에 의존적인 어드미턴스 효과를 고려한 시간이력 샘플을 생성하였다. 공력 어드미턴스 함수를 도입하여 생성된 변동풍속을 통해 시간영역 버페팅 해석으로도 주파수별 난류의 공기력 저감 효과가 고려된 풍응답을 산정할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 두꺼운 난류경계층 내에 일정한 간격을 가진 정입방체의 유동특성에 대해 연구이다. 건물주위에 다른 건물이 위치함으로써 본 건물에 미치는 영향을 알아보기 위해 방위각을 0~90o로 변화시키면서 단일모델과 연속적으로 배열된 모델의 표면압력을 측정하였다. 실험은 큐브의 높이h에서 측정한 유속U에 근거한 레이놀즈수 4.6×104, 6.7×104 2가지로 하였다. 연구결과 레이놀즈 효과는 평균압력특성에 거의 영향을 끼치지 않았으며 방위각이 증가함에 따라 전면부에서 표면압력이 감소하고 후면에서는 증가하는 경향이 나타났다. 또한 모서리에서 발생한 유동박리는 큐브상부 뿐만 아니라 측면의 표면압력특성에 상당한 영향을 나타내었다.

In the field of study about the effect of environment in marine context, various reports have been given on the research of wind forces and moments acting on ship by using wind calculating methods and experiments over a long time.

최근 많은 건축물들이 서로 다른 두 산지 사이에 건설되고 있는 실정이다. 이런 경우에는 건축물의 안전성을 확보하기 위해 지형에 의해 풍속이 증가되는 효과를 고려해야한다. 두 산지 사이의 골바람효과에 의한 풍속증가현상의 특성을 조사하기 위하여 풍동실험을 수행하였다. 실험에는 산의 경사각이 변하는 4가지 종류의 간단한 골짜기 모델을 사용하였고, 평균풍속의 흐름과 수평방향의 난류강도를 중점적으로 측정하였으며, 산의 경사각과 속도의 증가의 관계가 조사되었다. 평균풍속의 경우에는 증속효과와 풍향에 따라 변화하는 경향이 뚜렷하였고, 난류강도는 산지형의 하부에서 골짜기의 풍속증가 효과에 의해 감소하는 경향을 나타냈다. 이 연구결과는 두 산지 사이의 골바람 효과에 의한 풍속증가 효과를 평가할 때 기본적인 자료로 활용할 수 있을 것이다.

해상풍력발전단지 발전량의 보다 정확한 예측을 위해 발전단지 예정지 인근에서 측정된 풍속데이터가 반드시 필요하다. 풍속데이터 확보를 위해서는 해상기상탑을 설치하는 방법과 인근 해안가나 섬에 풍속계측타워를 설치하는 방법이 있다. 본 연구에서는 인근 섬에서 측정한 풍속데이터와 WAsP 방법을 이용하여 해상풍력발전단지의 발전량을 예측할 경우에 섬의 지형 및 지면조도의 변화에 따른 발전량 예측값의 민감도를 분석하여 섬의 형상의 불확실성이 발전량 예측에 미치는 영향을 정량적으로 파악하였다. 계측타워의 풍속측정 높이가 높아질수록 섬의 지형 모델링 오차가 발전량 예측에 미치는 영향이 작아졌으며, 섬의 지면조도 변화에 따른 발전량 변동은 미미한 것으로 나타났다.

산악지역이나 해안지역을 통과하는 도로의 경우 강한 바람이 부는 지점이 있고, 이러한 지점에서 차량이 바람에 의해 전도하거나 옆으로 방향이 바뀔 수 있다. 현행 도로 설계 기준에서 강한 바람의 영향은 무시하고 있지만, 향후 고속도로 설계속도가 높아지게 되면 강한 바람의 영향은 더욱 커지게 된다. 본 연구에서는 초고속 주행 상태로 주행하는 차량에 강한 바람이 부는 경우 차량의 전도와 이탈의 관계식을 통해 그 가능성에 대해 분석했다. 이 분석에서 차량의 종류, 곡선반경, 운전자들의 강한 바람에 대응하는 소요 시간, 차량 주행속도 그리고 풍속을 달리하면서 수식적으로 전도와 이탈량을 산출했다. 그 분석 결과 차량의 전도 측면에서는 풍속 50m/s 이내에서 곡선반경이 600m 이상이면 전도 위험은 없는 것으로 나타났다. 차량의 이탈 측면에서는 풍속이 15.0m/s 이상일 경우 차량의 속도를 제한 할 필요가 있으며 풍속이 25.0m/s 이상일 경우 통행제한을 할 필요가 있는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 향후 도로 설계 기준을 조정하는 경우 참고할 만하며, 특히 강한 바람이 자주 부는 지역을 통과하는 고규격 고속도로를 건설하는 경우 매우 유용한 결과가 될 것이다.

풍력발전기의 출력곡선은 풍속과 출력의 관계를 나타내는 것이다. 풍력발전기의 출력은 밀도에 비례하고 풍속의 삼승에 비례하므로 신뢰성 있는 출력곡선을 얻으려면 풍황중 특히 풍속도을 정확히 측정하고 분석하여야 한다. 풍속도는 크기인 풍속과 풍향으로 표현되는 매우 불규칙한 난류 벡터량이다. 풍속도 난류는 출력에 지대한 영향을 미치므로 이에 대한 특성분석이 매우 중요하다. 본 연구에서는 풍속도의 난류를 먼저 난류강도로 나타내어 출력에 대한 영향을 풍속의 함수로 분석하였다. 이어서 풍속도의 난류를 풍속난류와 풍향난류로 나누어 출력에 미치는 영향을 난류강도와 풍속의 함수로 분석하였다. 그 결과 시동풍속 부근의 저속영역에서는 난류강도가 큰 경우가 보다 큰 출력을 생산함을 알게 되었다. 연간발전량 역시 연평균풍속이 시동풍속 부근인 경우에는 난류강도가 큰 경우가 많았으나 풍력발전이 경제성을 갖는 풍속에서는 예상대로 난류강도가 작을수록 증가하였다. 또한 시동풍속 부근의 저풍속 영역에서는 풍속난류가 출력에 큰 영향을 주며, 고풍속 영역에서는 풍향난류가 출력에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.